textiles intelligents pour applications médicales e. g. la prévention d
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Textiles intelligents pour applications médicales e. g. la prévention d’escarres Guy Voirin
Yverdon, 12 mars 2014
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TecInTex
• Technology Integration into Textiles – Empowering Health and Security
• Integration de technologies dans le textile – donner plus de poids à la santé et à la
sécurité
• De nouvelles technologies pour le textile
• Développer les modules fondamentaux pour concevoir et fabriquer des
vêtements “intelligents” vraiment portables
• Projet d’une durée de 4 ans (2009-2013)
• Budget d’environ 6.5 millions dont 3 millions de nano-tera
Fibres Tissus Habits
«intelligents» Evaluation
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TecInTex
• ETH Zürich Laboratoire d’Electronique (G. Tröster, G. Salvatore)
• EMPA St Gall, Dübendorf (R.Rossi, M.Heuberger, F. Clemens)
• CSEM Neuchâtel (G. Voirin, J. Luprano)
• Hôpital universitaire de Zurich (M. Wolf)
• Centre Paraplégique de Nottwil (Anke Scheel)
• Industries
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Objectifs généraux
• Les personnes paraplégiques sont sujettes aux escarres
• Prévention: un sous-vêtement
• Les personnes avec une mauvaise circulation dans les extrémités peuvent avoir des
ulcères variqueux
• Prévention: une chaussette
• Pour les ulcères déjà présents
• Prévoir leur évolution: un pansement
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Axes de travail
• Solutions pour des fibres et des tissus avec des propriétés de capteur
• Fils et fibres conductrices pour interconnexions et mesures (e-fibre)
• Fibres optiques polymères pour des applications de (bio)capteur (o-fibre)
• Capteurs en couche mince fabriqués sur des ruban polymères flexibles pouvant
être tissés avec le tissu
• Réalisation d’habits intelligents pour des applications médicales
• Tissus fonctionnalisés avec des capteurs sous forme de fibres, fils ou rubans
• Des démonstrateurs médicaux
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PEDOT:PSS sur Fibre PA métallisées Ag
• E-fibre: dépôt de PEDOT:PSS sur des fibres PA métallisées avec
Ag pour réaliser des capteurs de pression
Principaux résultats
Fibres PA métallisées Ag
Avec dépot PEDOT:PSS
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Fibre optique polymère
• O-fibre
• Développement de la fabrication de
fibres polymères
• 3 extrudeurs = 2 manteaux
possibles
• Manteaux faciles à enlever
• Manteaux ou cœurs fluorescents
Principaux résultats
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Fibre optique polymère
• O-fibre
• Développement de la
fabrication de fibre polymère
• Perte de propagation
• Flexibilité augmentée
• Idéale pour intégration
dans le textile par
broderie
• Illumination / couplage
de lumière
Principaux résultats
-20
-10
0
10
20
30
40
50
0 20 40 60 80 100 120 140
Sign
al in
ten
sity
[p
A]
Length [cm]
EMPA St.Gallen0.33dB/cm
IBM0.35dB/cm
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Fibre optique polymère
• O-fibre
• Capteur de pression
• Déformation
– Changement
d’intensité
Principaux résultats
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Rubans électroniques
• Technologie couche mince dans le textile
• Capteurs
• Transistor
• IC
• Les rubans sont directement tissés dans le tissus
Principaux résultats
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Principaux résultats
Rubans électroniques
• Capteurs de gaz
• Methanol
• IPA
• Toluene
• Acetone
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Principaux résultats
Rubans électroniques
• Capteurs de gaz
• Methanol
• IPA
• Toluene
• Acetone
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Biocapteurs à fibre optique
• Principe: remplacer le manteau d’une fibre optique par une couche sensible
• Changement de couleur
• Pansement intelligents pour escarres
• Mesures dans l’exudat
– pH monitoring
– Protéase
Principaux résultats
Fibres optiques biocapteur
intégrées dans un pansement
Detection principle
Region
sensible
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Fibre sensible au pH
• Couche sensible
• Solgel dopé avec un colorant sensible au pH
• Mesure du pH en temps réel dans le liquide à mesurer
• Performances
• Domaine: pH 3 à 9
• Précision: 0.1-0.2 unité pH
• Temps de réponse: 5-10 min
• Stable dans le serum
Principaux résultats
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Fibres sensibles aux protéases
• Couche sensible
• Gélatine colorée, digérable par des Métalloprotéinase matricielle MMP, qui
joue un rôle important dans la cicatrisation des plaies
• Capteur bon marché, jetable
Principaux résultats
Ab
so
rba
nce
Time
Light
source
Light
detector
Digestion de la gélatine colorée par
les protéases (enzymes) Contrôle en temps réel de l’activité de la
protéase MMP-9
Courbe de calibration
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Démonstrateur biocapteur
Carte SD Enregistrement des données Transfert des données
Mesure en temps réel
Streaming des données & enregistrement Coupleur optique avec deux longueurs
d’onde
Système portable pour mesurer 6 fibres en parallèle
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Démonstrateur NIRS
• Spectroscopie proche infrarouge dans des chaussettes
• Détection précoce et traitement des maladies vasculaires périphériques
• Utilisation de rubans avec LEDs et photodiodes
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Démonstrateur NIRS
• Spectroscopie proche infrarouge dans des chaussettes
• Détection précoce et traitement des maladies vasculaires périphériques
• Utilisation de rubans avec LEDs et photodiodes
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Démonstrateur pour paraplégique
• Les personnes paraplégiques ont des risques élevés d’escarres
• Les paramètres important à contrôler pour prévenir les escarres sont:
• Pression exercée sur la partie du corps
• pH
• Oxygénation
• Pression partielle de CO2
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Démonstrateur pour paraplégique
• Développement d’un patch textile multi capteurs
Capteur d’humidité (rubans)
Capteur de températures (rubans)
Capteur de pression (o-fibre)
Oxymétrie de pouls (o-fibre)
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Démonstrateur pour paraplégique
• Développement d’un patch textile multi capteurs
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Conclusion et perspectives
• Plusieurs briques pour intégrer des capteurs dans les textiles
• Plusieurs démonstrateurs pour des applications médicales
• Des premiers tests sur des volontaires
• Pour aller plus loin quelques problèmes à résoudre
• Biocompatibilité des matériaux utilisés
• Ethique
• Fiabilité des systèmes
• Re-design pour s’adapter au mieux à la demande médicale
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Remerciements
• Collègues du CSEM
• Bernard Wenger, Emmanuel Scolan, Réal Ischer, Jacques-André Porchet, Damien
Ferrario, Jean Luprano, Bastien Schyrr*, Stéphanie Pasche**
• * aussi Adolf Merckle Institute, Fribourg
• ** maintenant avec Sensirion
Merci pour votre attention!
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